[拼音]：jiemian tuanliu

[外文]：interfacial turbulence

進(jìn)行相際傳質(zhì)時(shí)可能出現(xiàn)于兩流體相界面處的波紋、擾動(dòng)或液滴迸發(fā)等表面活動(dòng)現(xiàn)象（見(jiàn)彩圖）。它可借助于干涉儀照相等方法進(jìn)行觀(guān)察。界面湍流可能顯著加速相際傳質(zhì)，因而引起廣泛注意。

多年以前，人們就觀(guān)察到一些在水中無(wú)須攪拌而自發(fā)發(fā)生乳化的現(xiàn)象（圖1）。直到1950年，化學(xué)工程師才開(kāi)始注意到這類(lèi)現(xiàn)象對(duì)兩液相界面附近傳質(zhì)的影響。J.B.劉易斯和H.R.C.普拉特用懸滴法測(cè)定界面張力的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了液滴的不規(guī)則脈動(dòng)和表面運(yùn)動(dòng)。劉易斯還觀(guān)察到存在明顯的界面擾動(dòng)時(shí)，傳質(zhì)速率特別高。現(xiàn)已證實(shí)，這一類(lèi)現(xiàn)象并不罕見(jiàn)。

界面湍流的本質(zhì)至今尚未被充分理解，但大量的觀(guān)測(cè)表明，它不是由流體主體運(yùn)動(dòng)引起的界面附近的脈動(dòng)或旋渦運(yùn)動(dòng)，而是由于質(zhì)量傳遞的進(jìn)行，局部濃度發(fā)生改變，引起界面張力的隨機(jī)變化，因而導(dǎo)致界面的不穩(wěn)定。這種不穩(wěn)定性造成波紋，有時(shí)造成規(guī)則形狀的旋轉(zhuǎn)體，產(chǎn)生表面與主體之間的循環(huán)。這種現(xiàn)象稱(chēng)曼拉哥尼效應(yīng)。

曼拉哥尼效應(yīng)可用以解釋在界面上產(chǎn)生波紋等現(xiàn)象。例如：如果在水面上加上一滴丙酮（圖2），當(dāng)時(shí)傳質(zhì)推動(dòng)力很大，傳質(zhì)速率很高，在瞬間形成一些界面張力梯度很大的區(qū)域，使得丙酮擴(kuò)展很快，以致擴(kuò)展丙酮的動(dòng)量大得會(huì)將原液滴中央部分的液膜拉破，使液膜下的表面暴露出來(lái)。這樣就形成了一個(gè)擴(kuò)展著的低表面張力的丙酮圓環(huán)和一個(gè)高表面張力的水的中心區(qū)域。在表面張力作用下，液體又從向外擴(kuò)展著的丙酮膜流向圓環(huán)中心，這些流體的動(dòng)量又會(huì)使中心部分的液面隆起，產(chǎn)生波紋。如果雙組分混合物界面張力的變化趨勢(shì)與前述的情況相反，即加入液滴發(fā)生傳質(zhì)而使界面張力增加時(shí)，則不會(huì)產(chǎn)生波紋運(yùn)動(dòng)，此時(shí)界面保持穩(wěn)定。界面湍流和曼拉哥尼效應(yīng)的進(jìn)一步研究，將有助于加深對(duì)相際傳質(zhì)機(jī)理的認(rèn)識(shí)，并可望在工業(yè)生產(chǎn)中獲得應(yīng)用。

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標(biāo)簽：界面湍流

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文章名稱(chēng)：《界面湍流》

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